笔者基于ArcGis软件的点密度分析功能,计算了神木市建筑物密度空间分布,如图1所示。 由图可知,空间上建筑物大多以城镇为中心聚集,并向外围扩散、逐渐稀疏,密度最大的区域出现在城区,且以城区为中心向南北两侧伸展,密度逐渐减小; 地形上建筑物主要分布在平原和山谷,在地势平坦地区呈不规则面状分布,在山谷地带沿地势呈条带状分布。对比各个乡镇建筑物密度分布可以看出,大柳塔镇、店塔镇、锦界镇、大保当镇建筑物密度大、分布范围广,这体现出神木市

图1 神木市建筑物密度分布
Fig.1 Distribution of the building density in Shenmu City

政府对这些地区高新技术产业开发区和能源化工基地核心区的重要定位。并且,以上述各镇为节点的铁路沿线的建筑物密度较大,这与神木市打造工业强镇、商贸物流重镇的战略规划密不可分。

将神木市建筑物按用途分为居民住宅(城镇住宅和农村独立住宅、农村集合住宅)、学校校舍(城市和农村的中小学幼儿园教学楼、宿舍楼等教育建筑和其它学校建筑等)、医疗卫生设施、社会服务保障设施(福利院、办公建筑、文化建筑、体育建筑、纪念建筑、宗教建筑等)、商业中心(城镇和农村商业建筑、办公和商业综合建筑)以及其它建筑6类,对各类建筑从抗震设防情况、现存病害情况、建造年代3个方面进行统计,结果见表1。

表1 神木市各类建筑物隐患因子
Tab.1 Statistics of the factors of the hidden danger of various buildings in Shenmu City

由表1统计结果可知,抗震设防方面,神木市建筑物除学校校舍外,不设防比例偏高,其中居民住宅和其它建筑不设防比例超过90%; 存在病害的建筑物主要为居民住宅,其余建筑存在病害比例均未超过20%; 建造年代方面,居民住宅类建筑物2000年以前占比较高,其余5类建筑物主要集中在2000年以后。

根据《建(构)筑物地震灾害隐患等级评定技术规范》(FXPC/DZ P-03)(以下简称“规范”)要求,单体建筑隐患等级由建筑物的地震易损性、场址的地震危险性和地震破坏后造成的影响程度综合计算,并按照地震灾害隐患指数将隐患严重程度划分为轻微、一般和重点3个等级。单体建筑隐患指数表示为:

I_PEH=C·R·V(1)

式中:C为建筑物破坏后果影响系数,依据规范按影响程度分为4类对应取值; R为承灾体场址影响系数,包含场址的地震危险性和场地类别两部分,依据规范分别按照地震动参数区划值和场地类型对应取值; V为承灾体易损性影响系数,包含承灾体设防标准、建造年代和承灾体病害3部分,分别按照规范对应取值,上述各参数对应取值详见《建(构)筑物地震灾害隐患等级评定技术规范》(FXPC/DZ P-03)。隐患指数与隐患等级的对应关系见表2。

表2 单体建筑地震灾害隐患等级
Tab.2 Hazard levels of individual building for earthquake disasters

在所有单体建筑隐患等级计算结果的基础上,根据不同隐患等级的建筑物比例,确定某类的区域分类地震灾害隐患指数和等级,区域分类地震灾害隐患指数计算公式如下:

式中:RI_PEHi表示地震灾害隐患等级为i的某类区域分类地震灾害隐患指数; N_PEHi表示区域内地震灾害隐患等级为i的某类建筑物总面积; ∑N_PEHi表示区域内参与隐患评定的某类建筑物总面积; i表示地震灾害隐患等级,i=1,2,3分别表示隐患等级为轻微、一般和重点。建筑物区域分类隐患指数与隐患等级的对应关系见表3。

表3 建筑物区域地震灾害隐患等级
Tab.3 Hazard levels of regional earthquake disasters for buildings

依据前述评估方法和地震灾害风险评估与区划要求,将建筑物类别按照城镇住宅、城镇非住宅、农村住宅、农村非住宅进行分类,分别计算各类单体建筑隐患指数并确定隐患等级,结果见表4。

表4 神木市各类建筑物隐患等级评估结果
Tab.4 Assessment results of hazard levels for various buildings in Shenmu City

从表4统计结果可以看出,神木市建筑物单体隐患等级均为轻微或一般,不存在隐患等级为重点的建筑物。城镇住宅、农村住宅、农村非住宅隐患等级以轻微为主,分别占3类建筑物总数的93.86%、95.47%和80.58%; 城镇非住宅隐患等级以一般为主,占总数的80.85%。值得注意的是,城镇非住宅中社会保障设施类建筑物隐患等级为一般的比例达51.86%,说明神木市城镇非住宅类建筑物尤其是社会保障设施类建筑物地震灾害隐患程度相对较高。

图2 神木市建筑物隐患等级分布
Fig.2 Distribution of the hidden danger of the buildings in Shenmu City

图2给出了神木市所有单体建筑地震灾害隐患等级的空间分布,总体来看隐患等级以轻微为主,且空间分布均匀。但神木市西南2个区域较集中地出现了隐患等级为一般的建筑群,与周边地区形成明显差异。分析空间地理信息资料发现,上述2个区域为榆神经济开发区和锦界工业园区所在地(图中紫色框区域),是榆林国家能源化工基地的核心载体。基于ArcGis软件对该区域内的建筑数据进一步分析表明,区内共有建筑7 826栋,住宅类建筑1 696栋,占总栋数的21.6%,其中按Ⅵ度进行抗震设防的建筑82栋,占比4.8%,无抗震设防措施的建筑1 614栋,占比95.2%; 非住宅类建筑6 130栋,占总栋数的78.4%,其中按Ⅵ度进行抗震设防的建筑568栋,占比9.3%,无抗震设防措施的建筑5 562栋,占比90.7%; 住宅建筑(图中圆点)以非住宅类建筑群(图中方块)为中心分散于其周围。由分析调查数据中的建筑物用途发现,2个区域内非住宅类建筑以与能源化工相关的工业建筑(仓库、生产车间、厂房等)为主,规范中将该类建筑定义为“地震时可导致大量人员伤亡等重大灾害后果或存放危险物品但其外释范围可控且对公众危害不大的工程结构”,该类建筑物破坏后果影响系数相对住宅类建筑物赋值较小,进而导致单体建筑隐患指数计算结果较小。由表3可知,较小的隐患指数对应较高的隐患等级。综上分析认为,2个区域内不设防建筑比例高、大量高隐患等级工业建筑群的集中出现及低隐患等级住宅建筑的分散分布等,共同导致了神木市西南2个区域单体建筑隐患等级与周边形成明显差异的现象。

区域地震灾害隐患等级是基于单体建筑不同隐患等级面积占比的统计分类结果,反映区域内某类建筑物隐患的宏观水平,依据前述评估方法,在单体建筑隐患等级的基础上,根据公式(2)和表3计算神木市各类建筑物的区域分类隐患指数和区域隐患等级,结果见表5。

表5 神木市建筑物区域隐患评估结果
Tab.5 Assessinent results of regional hazard levels for buildings in Shenmu City

由表5可知,神木市城镇非住宅、农村非住宅类建筑物区域隐患等级均为重点,而城镇住宅、农村住宅类建筑物区域隐患等级均为一般。与单体建筑隐患等级评估结果相比,除农村非住宅外,直观上其它3类建筑单体建筑隐患等级与区域隐患等级评估结果一致。而农村非住宅类单体建筑隐患等级为一般的栋数占比仅为19.4%,同时无隐患等级为重点的建筑物,即80.6%的单体建筑隐患等级为轻微,直观上农村非住宅类建筑隐患程度总体不高,但是计算得到的区域隐患等级却为重点。原因在于,依据规范要求,当承灾体为建筑物时,某类承灾体的区域隐患等级应按承灾体建筑面积计算,而分析调查数据可知,农村非住宅类建筑物中存在大量厂房、物流仓库等建筑,这类建筑物栋数少但总面积占比大,同时调查数据显示该类建筑一般无抗震措施,从而导致农村非住宅类建筑区域隐患等级升高。